천체망원경(쌍안경)의 정의
천체망원경이나 천체쌍안경은 별, 행성, 인공위성 등과 같은 천체를 눈으로 더 선명하게 볼 수 있도록 도와주는 광학 기기입니다. 천체는 크기가 매우 크지만, 천체들 사이의 거리는 매우 멀기 때문에 맨눈으로 보면 작게 보입니다. 천체망원경은 천체의 이미지를 확대하여 맨눈 으로 선명하게 볼 수 있도록 해줍니다.
천체망원경의 종류
천체망원경에는 굴절망원경과 반사망원경을 포함하여 여러 종류가 있습니다. 케플러 망원경이라고도 불리는 굴절망원경은 관의 양쪽 끝에 두 개의 볼록 렌즈가 배치되어 있습니다. 관측자의 눈에서 멀리 있는 볼록 렌즈를 대물렌즈라고 하고, 눈에 가까운 볼록 렌즈를 접안렌즈라고 합니다. 천체의 선명한 이미지를 얻으려면 대물렌즈의 표면적이 커야 합니다. 지름이 큰 렌즈를 만드는 것은 어렵기 때문에 굴절망원경은 크기가 그리 크지 않습니다. 매우 큰 망원경은 대개 반사망원경입니다. 반사망원경은 오목 거울을 대물 거울로 사용합니다.
이 글에서는 굴절식 천체망원경, 즉 케플러식 망원경에 대해 중점적으로 다룬다.
굴절식 천체망원경의 작동 원리
굴절식 천체망원경은 두 개의 볼록 렌즈로 구성됩니다. 관측자의 눈에서 더 멀리 있는 볼록 렌즈를 대물렌즈라고 하고, 관측자의 눈에 더 가까운 볼록 렌즈를 접안렌즈라고 합니다. 물체와의 거리가 멀기 때문에 물체와 대물렌즈 사이의 각도는 매우 작습니다. 따라서 대물렌즈는 상을 접안렌즈에 더 가깝게 모아 각도를 크게 만드는 역할을 합니다. 접안렌즈는 이 각도를 확대하여 망막에 맺히는 상을 더 크게 만듭니다.
물체와 대물렌즈 사이의 거리는 매우 멀어서 무한대로 간주됩니다. 볼록렌즈에 대한 설명에서처럼, 물체가 매우 멀리 있거나 무한대일 경우, 상은 대물렌즈의 초점에 정확히 맺힙니다. 상은 실상이고, 도립이며, 축소된 상입니다. 상이 대물렌즈의 초점에 맺히기 때문에, 상과 대물렌즈 사이의 거리(sob ' )는 대물렌즈의 초점거리( fob ) 와 같습니다.
대물렌즈에 의해 생성된 이미지는 실상이므로 접안렌즈에 의해 물체로 인식됩니다. 눈의 조절이 최소 상태일 경우, 접안렌즈에 의해 형성된 이미지는 무한히 멀리 떨어져 있습니다. 이는 앞서 설명한 내용과 같습니다. 볼록 렌즈 이미지접안렌즈에 의해 형성된 상이 무한히 멀리 떨어져 있도록 하려면, 대물렌즈에 의해 생성되고 접안렌즈에 의해 물체로 간주되는 실상은 대물렌즈의 초점에 있을 뿐만 아니라 접안렌즈의 초점에도 있어야 합니다. 따라서 그림에서와 같이 두 대물렌즈의 초점과 접안렌즈의 제1 초점이 일치한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 접안렌즈의 초점 거리(f)가ok)는 접안렌즈에서 실상까지의 거리(s)와 같습니다.ok그러면 접안렌즈에 의해 형성되는 최종 이미지는 허상이고, 도립이며, 확대되어 있고, 무한히 멀리 떨어져 있습니다. 이미지 거리가 무한대라고 해서 이미지 크기가 무한대인 것은 아닙니다.
위의 그림과 설명을 바탕으로, 단순 망원경의 대물렌즈와 접안렌즈 사이의 거리는 단순 망원경의 길이와 같으며, 이는 대물렌즈의 초점거리(fob) + 접안렌즈의 초점거리(fok)의 합과 같다는 결론을 내릴 수 있다.
눈이 최대로 조절되면 접안렌즈에 의해 형성된 상은 정상적인 눈의 위치 근처 또는 접안렌즈 앞 약 25cm 지점에 맺히게 되는데, 이때 상의 거리(s ok ')는 접안렌즈의 초점 거리(f ok )보다 작습니다. 접안렌즈에 의해 형성된 상의 거리(s ok ')가 접안렌즈의 초점 거리(f ok )보다 작으므로 상은 허상이며 도립상입니다. 더 자세한 설명은 별 망원경(쌍안경) 공식 항목을 참조하십시오.
천체망원경의 총 배율
천체망원경으로 관측한 물체의 상 크기는 최소 조절 상태의 눈으로 볼 때와 최대 조절 상태의 눈으로 볼 때 중 어느 쪽이 더 클까요? 대물렌즈와 접안렌즈로는 초점 거리가 긴 볼록렌즈를 사용하는 것이 좋을까요, 아니면 초점 거리가 짧은 볼록렌즈를 사용하는 것이 좋을까요? 이러한 질문들에 대한 답은 천체망원경(쌍안경)의 공식을 배우면 얻을 수 있습니다.
